基本介紹
- 中文名：海洋大地測量
- 外文名：Marine geodesy
- 利用技術：人造衛星
- 作用：學術等提供各種數據
- 領域：測繪科學與技術
- 地點：海面和海底
簡介,海底控制網的建立,海面定位,水下定位,海面地形測定,海洋大地水準面的測定,
簡介
領海是國家主權的重要組成部分,國家空間基準和位置服務應該覆蓋陸地和海洋。海洋大地測量主要包括在海洋範圍內布設大地控制網、海面和水下定位、測定海面地形和海洋大地水準面等。海洋大地測量為船艦精密導航、海洋資源開發、海洋劃界、海面和海底各項工程設計和施工，以及研究海底地殼動態和潮汐變化等提供各種數據。
海底控制網的建立
海底控制網是各種海洋測量和航海定位工作的基礎。海底控制網中的控制點是安置在海底的一些聲應答器，它們的三維位置是以統一的大地基準為參考，利用聲學測距技術測定的。當以海底控制網為依據測定一點的位置時,必須由這點至少向3個已知點測量距離。因此，海底控制網要以陣列的形式來布設，每一陣列至少有3個應答器T1、T2、T3（圖1）。測定海底控制點U 的方法是藉助于海面上的測量，建立已知點同海底控制點之間的聯繫。已知點可以是陸地上的大地控制點，也可以是空間控制點──已知位置的人造衛星。從海面測量船上，用聲學方法根據聲波經歷的時間測量至海底控制點的距離，同時用電磁波測距技術（測量距離），或用攝影測量方法(測量方向)，或用都卜勒技術（測量距離差）測定相對於（陸地上的、衛星上的）已知點的位置。
海面定位
岸海域的定位可用常規陸地大地測量方法和電磁波測距技術解決。較遠海域的定位需要利用人造衛星、聲吶(聲學導航和測距系統)和各種無線電定位系統，其中衛星技術對於海面定位有重要意義。它的優點是可以全天候作業，作用範圍不受限制。利用聲吶技術進行海面定位，是以海底控制網為依據，由海面船艦向其中一個陣列的各控制點測距，確定船艦的位置。
水下定位
定水下運載體的位置，主要採用船載慣性導航系統。它是利用質量的慣性來測量運載體的加速度，然後由電子計算機對它進行兩次時間積分，求得運載體的位置。這種方法的主要問題是會產生系統的漂移,因此每隔一定時間,需要利用其他定位方法進行訂正。
海面地形測定
平均海面不是一個重力等位面，它相對於一個與之接近的等位面(大地水準面)的起伏稱為海面地形。也有人把海面地形定義為海面相對於大地水準面的高，這裡有瞬間海面地形和似平靜海面地形之分。瞬間地面地形消除了海面隨時間的一些變化之後，得到似平靜海面地形。
測定近岸海域的海面地形，可採用大地水準測量法，即在沿岸設定若干個驗潮站測定當地平均海面。以某一站的平均海面作為高程起算的重力等位面(大地水準面)，再以精密水準測量聯測其他各站的平均海面高程。若平均海面是一個等位面，則聯測的高程都為零。實際上它們並不為零，所出現的差值就是海面地形。
測定深海域的海面地形，可以採用海洋水準測量法。這種方法是把大洋深處（1000～4000米）的等壓面看成是一個等位面，通過測定海水分層的溫度、密度，再利用基本的流體靜力方程，計算出平均海面相對於這個等位面的力高。
海洋大地水準面的測定
理論上來說，如果有了充分的重力測量數據，就可以利用斯托克斯積分公式求定大地水準面至地球橢球面的差距，從許多個點上的這種差距便可得出大地水準面的形狀。實際上，已有的重力數據不能滿足斯托克斯公式全球積分的要求，特別是海洋上的重力測量還有很多空白。因此，測定海洋大地水準面最有效的手段是衛星雷達測高技術，其原理如圖2。衛星上的雷達測高儀向海面發射脈衝波，返回信號用快速反應儀器監測，從得出的信號時間延遲，可以推算由測高儀至瞬間海面的垂直距離ΔH。由於散射，雷達波束在海面上的射跡是一個圓。“測地衛星”3號(Geos－3)的雷達波束在海面上的射跡的直徑約為 3000米。ΔH是由這個圓內所有反射波加以平均後求得的，從而消除了海面短波長特徵（海浪）的影響。已知衛星軌道參數，可以算出衛星對地球橢球面的高H。H -ΔH=Nm是瞬間海面對於橢球面的高。如果ΔH 中加入海面隨時間的變化的改正，則Nm為似平靜海面對於橢球面的高。如果採用大地水準測量或海洋水準測量得到海面地形ΔN，則由Nm減去ΔN，就得出大地水準面至橢球面的差距N。
